Исследование цепей переменного тока
Цель работы: Исследовать разветвленные и неразветвленные цепи переменного тока. Пронаблюдать и проанализировать явления резонанса напряжений и резонанса токов.
Оборудование: Стенд «ТОЭ», катушка индуктивности, резистор и конденсатор из набора стенда.
ЗАДАНИЕ 1. Ответьте на вопросы:
1. Что такое резонанс напряжений и резонанс токов?
2. Перечислите признаки резонанса напряжений и резонанса токов?
3. Каковы условия резонанса напряжений и резонанса токов?
4. От каких параметров зависит величина напряжения на конденсаторе и катушке индуктивности при резонансе напряжений?
5. Где применяется резонанс напряжений и резонанс токов?
ЗАДАНИЕ 2. Резонанс напряжений в цепи переменного тока.
Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке 1.
Рис. 1.
В качестве измерительных приборов используйте виртуальные приборы стенда ТОЭ. При сборке цепи соблюдайте полярность подключения приборов, указанную на схеме!
Загрузите программу ВП ТОЭ. Включите приборы 2 и осциллограф. Подключите электрическую цепь к генератору и установите по виртуальному прибору выходное напряжение ~ 1 В частотой 250 Гц. Подключите два входа осциллографа к приборам V1 и A1, остальные отключите. Переведите используемые каналы осциллографа в режим, при котором на вход поступает только переменная составляющая (переключатель в положении «~»). Установите параметры развертки осциллографа так, чтобы на экране было изображение одного периода напряжения и тока.
Постепенно увеличивая частоту генератора, добейтесь резонанса напряжений: ток в цепи максимален, угол сдвига фаз между током I и напряжением U φ = 0. При нахождении резонанса угол сдвига фаз удобнее контролировать по виртуальному осциллографу. Определите по приборам частоту, при которой наблюдается резонанс f=fрез.
Определите по виртуальным приборам общие ток I и напряжение U, напряжение на катушке Uк и на конденсаторе Uc, а также углы сдвига фаз между током I и напряжением U – φ и током I и напряжением катушки Uк – φк. Внесите данные величины в таблицу 1.
* Uк – напряжение на катушке индуктивности, Uc – напряжение на конденсаторе, измеряемые вольтметром V0. В процессе измерений поддерживайте частоту генератора постоянной.
Таблица 1
условие | f, Гц | U, В | I, мА | Uк, В | Uc, В | φ, град | φк, град | Z, Ом | R, Ом | XL, Ом | XC, Ом | L, мГн | С, мкФ |
f=fрез (Резонанс) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f=0.75fрез
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f=1.25fрез
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проведите аналогичные измерения при частотах генератора f = 0,75fрез и
f = 1,25fрез. Дополните таблицу 1.
Для каждого случая постройте векторную диаграмму. Из диаграмм определите углы φ и φк. Сравните полученные значения с измеренными.
Из диаграмм определите величины Ua – активная компонента общего напряжения, UL – индуктивная компонента напряжения катушки.
Дополните таблицу 1 расчетными величинами:
– полное сопротивление цепи.
– активное сопротивление катушки.
– индуктивное сопротивление;
– индуктивность (сравните с номинальным значением индуктивности катушки).
– емкостное сопротивление;
– емкость конденсатора (сравните с номинальной емкостью конденсатора).
ЗАДАНИЕ 3. Резонанс токов
Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке 2.
Рис. 2.
Подключите электрическую цепь к генератору и установите по виртуальному прибору выходное напряжение ~ 1 В частотой 250 Гц. Установите параметры развертки осциллографа так, чтобы на экране было изображение одного периода напряжения и тока.
Постепенно увеличивая частоту генератора, добейтесь резонанса токов: угол сдвига фаз φ = 0, ток в цепе близок к минимальном. При нахождении резонанса угол сдвига фаз удобнее контролировать по виртуальному осциллографу. Определите по приборам частоту, при которой наблюдается резонанс f=fрез.
Определите по виртуальным приборам общие ток I и напряжение U, токи в цепи катушки индуктивности Iк и конденсатора Ic, а также углы сдвига фаз между током I и напряжением U – φ и током катушки Iк и напряжением U – φк. Внесите данные величины в таблицу 2.
В процессе измерений поддерживайте частоту генератора постоянной.
Таблица 2
условие | f, Гц | U, В | I, мА | Iк, мА | Ic, мА | φ, град | φк, град | R, Ом | XC, Ом | XL, Ом | С, мкФ | L, мГн |
f=fрез (Резонанс) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f=0.75fрез |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f=1.25fрез |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для каждого случая постройте векторную диаграмму. Из диаграмм определите углы φ и φк. Сравните полученные значения с измеренными.
Из диаграмм определите величины Ia – активная компонента общего тока, IL – индуктивная компонента тока катушки.
Дополните таблицу 2 расчетными величинами:
– модуль полной проводимости катушки индуктивности;
– активная проводимость катушки индуктивности;
– активное сопротивление катушки.
– емкостное сопротивление конденсатора;
– емкость конденсатора (сравните с номинальной емкостью на конденсаторе).
– реактивная проводимость катушки;
– индуктивное сопротивление катушки;
– индуктивность катушки (сравните с номинальной индуктивностью на катушке).
Сформулируйте общие выводы по работе.
Дата добавления: 2015-09-30; просмотров: 17 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| | | 6 |